WO1995021221A1 - Verfahren zur erzeugung von drucken nach dem offset-heatset-verfahren - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von drucken nach dem offset-heatset-verfahren Download PDF

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WO1995021221A1
WO1995021221A1 PCT/EP1995/000225 EP9500225W WO9521221A1 WO 1995021221 A1 WO1995021221 A1 WO 1995021221A1 EP 9500225 W EP9500225 W EP 9500225W WO 9521221 A1 WO9521221 A1 WO 9521221A1
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dgf
polymer
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olefin polymer
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Stefan Weiss
Michael Wolfgang MÜLLER
Klaus Boehlke
Wilhelm Weber
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Basf Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/06—Lithographic printing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/03—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder

Definitions

  • the present invention relates to an improved method for producing prints according to the offset heatset method by means of a printing ink, preferably based on mineral oil, using an agent for increasing the abrasion resistance of the print.
  • the invention further relates to certain new printing inks which are suitable for offset heatset printing and to oxidized polyethylene of certain specification.
  • Offset printing and the mineral oil-based printing inks used for this purpose are generally known.
  • these printing inks usually also contain auxiliaries for facilitating the printing process, increasing the stability of the printing ink and for improving the quality of the prints produced therewith, above all additives for increasing the abrasion resistance of the Prints.
  • the invention was based on the object of improving the abrasion resistance of prints which are produced by the offset heatset printing process in an economical manner.
  • a process for producing prints according to the offset heatset process using a mineral oil-based printing ink with the use of an agent to increase the abrasion resistance of the print was found, characterized in that a finely divided oxidized olefin polymer is used which has an acid number from 5 to 50 mg KOH / g polymer, measured according to DGF M-IV 2 (57), and whose melt viscosity is 100 to 15000 mm 2 / s, measured according to DGF M-III 8 (75).
  • oxidized polyolefin waxes according to the definition, hereinafter referred to as oxidized waxes, are generally known, in some cases commercially available and otherwise obtainable in a known manner, e.g. by oxidizing the underlying olefin polymers with air in aqueous dispersion, as is e.g. is described in more detail in DE-A 15 70 652.
  • the main olefin polymers on which the oxidized waxes are based are:
  • Polyethylene of the molecular weight range (weight average after gel permeation chromatography) from 100000 to
  • - Copolymers of the molecular weight range from 100,000 to 10,000,000 from 0.1 to 99.9 mol% of ethylene and 99.9 to 0.1 mol% of a C3 to C8 alkylene, such as, in particular, propylene; further suitable alk-1-enes are, for example, but-l-enes, pent-1-enes, Hex-l-enes, oct-l-enes and 4-methylpent-l-enes and mixtures of alk-1-enes,
  • the olefin polymers can also be made up of small amounts - approximately up to 10 mol% - of other comonomers, provided that these do not significantly change the properties of the polymer.
  • the olefin polymers are also known or are available in a known manner, so that further elucidations are unnecessary.
  • the acid number of the oxidized waxes is 5 to 50, preferably 15 to 30 mg KOH / g polymer. It indicates how many mg KOH are required to neutralize the oxidized wax and is expediently determined using the measurement method of the German Society for Fat Science (DGF M-IV 2) (57).
  • the acid number is a measure of the degree of oxidation of the olefin polymer and can be adjusted in a manner known per se.
  • the melt viscosity of the oxidized waxes is in the range from 100 to 15000, preferably 200 to 8000 mm / s, measured according to DGF M-III 8 (75).
  • This method measures the flow behavior of a polymer melt, i.e. the dependence of the shear rate on the applied shear stress.
  • the melt viscosity of the wax is lower than that of the olefin polymers on which it is based, because the olefin polymers undergo a certain degradation during the oxidation. By selecting the fine oxidation parameters, this degradation can be controlled in a manner known per se, as a result of which the desired melt viscosity can be set.
  • the fine-particle waxes according to the definition are used in fine-particle form, in which they are still present in the finished print without being filmed.
  • Their average particle size is preferably 0.5 to 40, particularly 12 to 30 ⁇ m.
  • the particle size is expediently measured using the laser diffraction method in a device from Sympatec.
  • the fine particle size is preferably produced by grinding the oxidized wax, for example in a fluidized bed counter-jet mill as described, inter alia, in Höffl, Karl, Zerklein réelles- und Klassiermaschinen, Springer-Verlag, 1986, pages 200 to 203.
  • the finely divided, oxidized wax can be added to the printing ink as a dry powder or, preferably, in the form of a mineral oil suspension.
  • the oxidized polyolefins have a density of about 0.87 to about 1.00 g / cm 3 , measured according to DGF M-III 2a (57). Oxidized waxes with the highest possible density are particularly recommended, including above all oxidized polyethylene with a density of 0.87 to 1.00 g / cm 3 . Oxidized polyethylene with this density, an acid number of 5 to 50 mg / g of polymer, an average particle size of 0.5 to 40 ⁇ m and a melt viscosity of 100 to 15000 mm 2 / s was previously unknown and is for the purpose according to the invention particularly well suited.
  • the concentration of the finely divided oxidized wax in the printing ink is generally 0.1 to 10, preferably 0.3 to 2.0% by weight, based on the solids content of the printing ink.
  • the other composition of the printing ink to be used according to the invention for offset heatset printing corresponds to that which is generally known for this purpose, ie these printing inks contain 20 to 70% by weight of a binder and 10 to 30% by weight of a pigment and / or a soluble dye, in each case based on the solids content.
  • Suitable binders are thermally crosslinkable resins such as rosin and especially air-drying oils such as, above all, linseed oil.
  • the mineral oil content in these printing inks is, as is customary in offset printing, generally 10 to 50% by weight, based on the total amount of the printing ink.
  • Aromatic-free hydrocarbons in the boiling range from 200 to 370 ° C. are preferably suitable as mineral oils.
  • the printing inks can also use other aids, e.g. Antioxidants, waxes contained in the usual amounts for this.
  • aids e.g. Antioxidants, waxes contained in the usual amounts for this.
  • the offset heatset printing process is mainly used for printing paper, but other substrates such as cardboard are also suitable.
  • the prints obtainable by the process according to the invention are notable for high abrasion resistance.
  • the abrasion resistance can be determined with test devices in which the printed paper is so using a grinding element is often subjected to a grinding process until the print shows clearly visible traces of grinding.
  • offset prints were produced on offset paper coated on both sides as usual and were then brought into contact with a roller heated to 150 ° C. for three seconds to dry and fix the print.
  • the abrasion resistance of the print was then determined in a so-called scrubber tester made by the test manufacturer by repeatedly rubbing the prints.
  • the measure of the abrasion resistance is the number of rubbing cycles after which the print shows clear signs of abrasion. The number of cycles in this example was 50.

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Abstract

Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset-Verfahren mittels eeiner Druckfarbe auf Mineralölbasis unter Mitverwendung eines Mittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Druckes, indem man als Mittel zur Erhöhung der Abriebfestigkeit ein oxidiertes Olefinpolymerisat verwendet, das eine Schmelzeviskosität von 100 bis 15000 mm2/s, gemessen nach DGF M-iii 8 (75) und eine Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57) hat.

Description

Verfahren zur Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset-Ver- fahren
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset-Verfahren mittels einer Druckfarbe bevorzugt auf Mineralölbasis unter Verwendung eines Mittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Druckes.
Weiterhin betrifft die Erfindung bestimmte neue Druckfarben, die für den Offset-Heatset-Druck geeignet sind, sowie oxidiertes Polyethylen bestimmter Spezifikation.
Der Offset-Druck, sowie die hierfür verwendeten Druckfarben auf Mineralölbasis sind allgemein bekannt. Diese Druckfarben enthal¬ ten neben Pigmenten, dem Bindemittel und dem Mineralölverdün¬ nungsmittel meist noch Hilfsmittel für die Erleichterung des Druckvorgangs, die Erhöhung der Stabilität der Druckfarbe sowie für die Qualitätsverbesserung der hiermit erzeugten Drucke, da¬ runter vor allem Zusatzstoffe zur Erhöhung der Abriebfestigkeit der Drucke.
Bei der Offset-Drucktechnik gibt es verschiedene Methoden um die bedruckten Papiere zu trocknen. Handelt es sich um das sogenannte Coldset-Verfahren, bei welchem man den Druck bei Raumtemperatur trocknen läßt, verwendet man zur Erhöhung der Abriebfestigkeit der Drucke vornehmlich Wachse und wachsartige Olefinpolymere wie wachsartiges nicht-oxidiertes Polyethylen.
Im Falle des sogenannten Heatset-Verfahrens, bei dem die bedruck¬ ten Papierbahnen zur Fixierung des Druckes kurzzeitig auf etwa 80 bis 200°C erhitzt werden, sind die genannten Wachse jedoch unge¬ eignet, weil sie bei dieser thermischen Behandlung schmelzen und/ oder sich auflösen und dadurch die gewünschte Wirkung verlieren. Man verwendet daher hochschmelzende, wachsartige Polymerisate aus fluorierten Olefinen, insbesondere Polytetrafluorethylen-Wachse oder deren Mischungen mit anderen natürlichen und synthetischen Wachsen. Diese Stoffe sind jedoch teuer und haben den Nachteil, daß bei der Verbrennung des bedruckten Papiers Fluorwasserstoff und flüchtige organische Fiuorverbindungen freigesetzt werden.
Der Zusatz von feinteiligem oxidierten Polyethylen zur Verbesse¬ rung von Druckfarben für den Tiefdruck ist aus der DE-A 25 47 967 bekannt, nicht jedoch zur Verbesserung der Offset-Heatset-Druck- farben auf Mineralölbasis. In der EP-A 324 077 finden oxidierte Polyolefinwachse als Zusätze in Tiefdruckfarben Erwähnung. In der JP-B 62911/93 werden als Zusätze zu Offset-Heatset-Druckfarben diverse feinteilige Harze mit kugelförmiger Gestalt empfohlen, z.B. Nylon, Silicon-, Vinyl-, Epoxy-, Olefin-und Styrolharze, na¬ türliche Wachse, Paraffinwachse und Polyolefine sowie allgemein Oxidationsprodukte dieser Harze.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Abriebfestigkeit von Drucken, die nach dem Offset-Heatset-Druckverfahren hergestellt werden, auf wirtschaftliche Weise zu verbessern.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset-Verfahren mittels einer Druckfarbe auf Mineralöl¬ basis unter Mitverwendung eines Mittels zur Erhöhung der Abrieb¬ festigkeit des Druckes gefunden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein feinteiliges oxidiertes Olefinpolymerisat verwendet, das eine Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57) hat, und dessen Schmelzeviskosität 100 bis 15000 mm2/s be¬ trägt, gemessen nach DGF M-III 8 (75) .
Weiterhin wurden neue, für den genannten Zweck geeignete Druck¬ farben, sowie oxidiertes Polyethylen bestimmter neuer Spezifika¬ tion gefunden.
Die definitionsgemäßen oxidierten Polyolefinwachse, im folgenden als oxidierte Wachse benannt, sind allgemein bekannt, zum Teil handelsüblich und im übrigen in bekannter Weise erhältlich, z.B. indem man die zugrunde liegenden Olefinpolymerisate in wäßriger Dispersion mit Luft oxidiert, wie es z.B. in DE-A 15 70 652 näher beschrieben ist.
Als Olefinpolymerisate, die den oxidierten Wachsen zugrunde lie¬ gen, kommen vor allem in Betracht:
Polyethylen des Molekulargewichtsbereichs (Gewichtsmittel nach der Gelpermeationschromatographie) von 100000 bis
10000000 g/mol darunter neben Polyethylen niedriger und mitt¬ lerer Dichte (LLDPE, LDPE und MDPE) vor allem Polyethylen ho¬ her Dichte (HDPE) , also mit einer Dichte über 0,94 g/cm3,
- ataktisches, syndiotaktisches und vorzugsweise isotaktisches Polypropylen des Molekulargewichtsbereichs von 70000 bis 500000 g/mol,
- Copolymerisate des Molekulargewichtsbereichs von 100000 bis 10000000 aus 0,1 bis 99,9 Mol-% Ethylen und 99,9 bis 0,1 Mol-% eines C3- bis C8-Alk-l-ens, wie vor allem Propylen; weitere geeignete Alk-1-ene sind z.B. But-l-en, Pent-1-en, Hex-l-en, Oct-l-en und 4-Methylpent-l-en sowie Gemische von Alk-1-enen,
Allgemein können die Olefinpolymerisate noch aus geringen Mengen - etwa bis zu 10 Mol-% - sonstiger Comonomerer aufgebaut sein, sofern durch diese die Eigenschaften des Polymerisats nicht we¬ sentlich geändert werden.
Auch die Olefinpolymerisate sind bekannt oder in bekannter Weise erhältlich, so daß sich nähere Ausführungen ..hierzu erübrigen.
Die Säurezahl der oxidierten Wachse beträgt 5 bis 50, vorzugs¬ weise 15 bis 30 mg KOH/g Polymer. Sie gibt an wieviel mg KOH zur Neutralisation des oxidierten Wachses erforderlich sind und wird zweckmäßigerweise nach der Meßmethode der Deutschen Gesellschaft für Fettwissenschaft e.V. DGF M-IV 2 (57) bestimmt. Die Säurezahl ist ein Maß für den Oxidationsgrad des Olefinpolymeren und kann in an sich bekannter Weise eingestellt werden.
Die Schmelzeviskosität der oxidierten Wachse liegt im Bereich von 100 bis 15000, vorzugsweise 200 bis 8000 mm /s, gemessen nach DGF M-III 8 (75) . Bei dieser Methode wird das Fließverhalten einer Polymerschmelze, also die Abhängigkeit des Schergefälles von der angelegten Schubspannung gemessen. Die Schmelzeviskosität des Wachses ist geringer als die der zugrundeliegenden Olefinpoly- merisate, weil die Olefinpolymerisate bei der Oxidation einen gewissen Abbau erfahren. Durch die Wahl der Oxidationsfeinparame- ter kann dieser Abbau in an sich bekannter Weise gesteuert wer¬ den, wodurch sich die gewünschte Schmelzeviskosität einstellen läßt.
Die definitionsgemäßen feinteiligen Wachse werden in feinteiliger Form eingesetzt, in der sie ohne verfilmt zu sein, auch im ferti¬ gen Druck noch vorliegen. Ihre mittlere Teilchengröße beträgt vorzugsweise 0,5 bis 40, besonders 12 bis 30 μm. Die Messung der Teilchengröße geschieht zweckmäßigerweise mit der Laserbeugungs¬ methode in einem Gerät der Firma Sympatec. Vorzugsweise erzeugt man die Feinteiligkeit durch Vermählen des oxidierten Wachses, z.B. in einer Fließbett-Gegenstrahlmühle wie sie u.a. in Höffl, Karl, Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen, Springer-Verlag, 1986, Seite 200 bis 203, beschrieben ist. Man kann das fein- teilige oxidierte Wachs der Druckfarbe als trockenes Pulver oder vorzugsweise in Form einer Mineralölsuspension zusetzen. Je nach dem Basismaterial haben die oxidierten Polyolefine eine Dichte von etwa 0,87 bis etwa 1,00 g/cm3, gemessen nach DGF M-III 2a (57) . Besonders empfehlen sich oxidierte Wachse möglichst hoher Dichte, darunter vor allem oxidiertes Polyethylen der Dichte von 0,87 bis 1,00 g/crn3. Oxidiertes Polyethylen mit dieser Dichte, einer Säurezahl von 5 bis 50 mg/g Polymer, einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 40 μm und einer Schmelzeviskosität von 100 bis 15000 mm2/s, war bisher noch nicht bekannt und ist für den erfindungsgemäßen Zweck besonders gut geeignet.
Das gleiche gilt für Druckfarben auf Mineralölbasis, enthaltend 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Druck¬ farbe, eines feinteiligen oxidierten Olefinpoly erisats der mitt- leren Teilchengröße 0,5 bis 40 μm, der Säurezahl 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen DGF M-IV 2 (57) und der Schmelzeviskosität von 100 bis 10000 mm2/s, gemessen nach DGF M-III 8 (75) .
Die Konzentration des feinteiligen oxidierten Wachses in der Druckfarbe beträgt in der Regel 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,3 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Druckfarbe.
Die sonstige Zusammensetzung der erfindungsgemäß für den Offset- Heatset-Druck einzusetzenden Druckfarbe entspricht derjenigen, die für diesen Zweck allgemein bekannt ist, d.h diese Druckfarben enthalten 20 bis 70 Gew.-% eines Bindemittels und 10 bis 30 Gew.-% eines Pigments und/oder eines löslichen Farbstoffs, je¬ weils bezogen auf den Feststoffgehalt . Als Bindemittel eignen sich thermisch vernetzbare Harze wie Kolophonium sowie besonders lufttrocknende Öle wie vor allem Leinöl.
Der Mineralölanteil in diesen Druckfarben beträgt, wie beim Off- set-Druck üblich, allgemein 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Druckfarbe. Als Mineralöle kommen vorzugsweise aromatenfreie Kohlenwasserstoffe des Siedebereichs von 200 bis 370°C in Betracht.
Außer den genannten Bestandteilen können die Druckfarben noch weitere Hilfsmittel, z.B. Antioxidantien, Wachse in den hierfür üblichen Mengen enthalten.
Hauptsächlich dient das Offset-Heatset-Druckverfahren dem Bedruk- ken von Papier, jedoch sind auch andere Substrate wie beispiels¬ weise Karton geeignet.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Drucke, be¬ sonders diejenigen unter Verwendung der definitionsgemäßen neuen Druckfarben sowie der neuen Spezifikation des oxidierten Poly- ethylenwachses, zeichnen sich durch eine hohe Abriebfestigkeit aus. Die Abriebfestigkeit kann mit Prüfgeräten ermittelt werden, bei denen das bedruckte Papier mittels eines Schleifelements so oft einem SchleifVorgang unterworfen wird, bis der Druck deutlich sichtbare Schleifspuren aufweist.
Beispiele
Mit einer Druckfarbe aus
25 g phenolmodifiziertem Kolophoniumharz,
5 g Alkydharz,
40 g Mineralöl (Siedebereich 250 bis 300°C) ,
5 g Leinöl/Sojaöl
18 g Lithol Rubin D 45 60 (Calcium-Salz eines Azo-Pigments) und
0,3 g eines oxidierten Polyethylenwachses mit den folgenden
Kenndaten:
Schmelzeviskosität (DGF M-III 8 (75)) :4500 mm2/s Säurezahl (DGF M-IV 2 (57)): 22 mg KOH/g Polymer Dichte (DGF M-III 2a (57)): 0,99 g/cm3 Mittlere Teilchengröße: 18 μm
wurden auf beidseitig gestrichenem Offset-Papier wie üblich Off¬ set-Drucke erzeugt die dann zur Trocknung und Fixierung des Druk- kes drei Sekunden lang in Kontakt mit einer auf 150°C erhitzten Walze gebracht wurden. Die Abriebfestigkeit des Druckes wurde dann in einem sogenannten Scheuerprüfer der Firma Prüfbau durch wiederholtes Reiben der Drucke ermittelt. Das Maß der Abrieb¬ festigkeit ist die Anzahl der Reibe-Zyklen nach der der Druck deutliche Scheuerspuren aufweist. Die Zyklen-Zahl betrug in die¬ sem Beispiel 50.
Ohne die Mitverwendung eines Hilfsmittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit betrug die Zyklenzahl 8.
Bei der Mitverwendung des wachsartigen, mikronisierten Fluorpoly¬ meren Fluor. FL 1680 (R) der Firma 3 M Company betrug dann die Zyklenzahl 25.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von Drucken nach dem Offset-Heatset- Verfahren mittels einer Druckfarbe auf Mineralölbasis unter
Mitverwendung eines Mittels zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß man ein feinteiliges oxidiertes Olefinpolymerisat verwendet, das eine Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57) hat und dessen Schmelzeviskosität 100 bis 15000 mm2/s be¬ trägt, gemessen nach DGF M-III 8 (75) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als oxidiertes Olefinpolymerisat ein oxidiertes Polyethylen verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des oxidierten Polyethylens ≥ 0,97 g/cm3 ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als oxidiertes Olefinpolymerisat ein oxidiertes Polypropylen verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierte Polypropylen einen Schmelzpunkt von 110 bis 170°C hat.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß das oxidierte Olefinpolymerisat eine Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer hat.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß das oxidierte Olefinpolymerisat eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 40 μm hat.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man das oxidierte Olefinpolymerisat in Form von feinen Teilchen einsetzt, die durch Mahlen erhalten wurden.
9. Druckfarbe auf Mineralölbasis, enthaltend 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Druckfarbe, eines fein¬ teiligen oxidierten Olefinpolymerisats der mittleren Teilchengröße 0,5 bis 40 μm, der Säurezahl 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57) und der Schmelze- Viskosität von 100 bis 15000 mm2/s, gemessen nach DGF M-III 8 (75) .
10. Feinteiliges oxidiertes Polyethylen der Säurezahl von 5 bis 50 mg KOH/g Polymer, gemessen nach DGF M-IV 2 (57), der Dichte 0,87 bis 1,00 g/cm3, der mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 40 μm und der Schmelzeviskosität von 100 bis 15000 mm2/s, gemessen nach DGF M-III 8 (75) .
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